不同殺菌方式對低醇棗酒品質的影響

張麗華，李珍珠，王維靜，劉夢培，王小媛，葛珍珍，縱 偉*

（1.鄭州輕工業學院 食品與生物工程學院，河南 鄭州 450002；2.食品生產與安全河南省協同創新中心，河南鄭州 450002；3.河南省冷鏈食品質量安全控制重點實驗室，河南 鄭州 450002）

紅棗是中國特有的經濟果品，占全球紅棗總產量的90%以上。紅棗的可溶性固形物含量高（干棗60%～80%，鮮棗25%～30%），可發酵糖約是葡萄的3～4倍，是微生物發酵釀酒及釀醋的優良水果資源之一[1-4]。近年來，隨著人們健康意識的加強，發酵型果蔬低醇飲料以其酒精度低、營養豐富和口感好等特點越來越被消費者所接受和喜愛。然而，關于低醇飲料的概念暫沒有統一的標準。歐盟視酒精含量≤1.0%vol的酒精飲料為低醇飲料；德國則規定酒精含量＜1.5%vol；在中國，乙醇含量＜0.5%vol的啤酒是無醇啤酒，乙醇含量在0.5%vol～2.5%vol是低醇啤酒[5]。大部分關于低醇飲料的報道指出[6-8]，酒精含量＜7.0%的果酒或飲料即可定義為低醇產品。這主要是相較于NY/T1508—2017《綠色食品果酒》果酒行業標準中對果酒酒精度的論述而言的：果酒是以葡萄以外的新鮮水果或果汁為原料，經全部或部分發酵釀制而成的發酵酒，酒精度一般在7%vol～18%vol[9]。

棗酒是以紅棗漿（或汁）為原料，接入酵母菌發酵制成的果酒，兼有酒香和棗香的獨特風味，是紅棗深加工的重要途徑之一。目前，國內外對棗酒的研究主要集中在棗酒發酵工藝優化及品質分析[1-2，10-11]、質量控制[3，12]、發酵過程中成分變化[13-15]以及專用酵母菌篩選[16]等方面。然而，關于果酒釀造過程中殺菌方式的研究并不多見。亞硫酸鹽是目前果酒釀造過程常用的防腐抗氧化劑[17]，廣泛應用于葡萄酒和各種果酒的加工中[18]。雖然亞硫酸鹽防腐效果明顯，但若處理不當，容易產生尖酸味道，導致果酒口味變差，嚴重的還會危害硫不耐癥及高敏人群的健康，甚至促使哮喘病患者舊疾復發[19]。為此，研究新的果酒殺菌技術或工藝，對提高果酒的安全性意義重大。WYK S等[20]研究了SO2處理、高壓處理和脈沖電磁場處理對紅葡萄酒的感官、酒香酵母活力和其他品質參數的影響，發現在一年的貯藏過程中，高壓處理能保持酒中的微生物平衡，并對口感沒有顯著影響。FERRER-GALLEGO R等[21]采用復合的物理和化學添加劑（富含谷胱甘肽、殼聚糖、二甲基碳酸酯和不同水解縮合單寧組成的滅活干酵母組成）取代SO2加工生產西班牙著名的丹魄（Tempronillo）和阿爾巴里諾（Albari?o）無硫葡萄酒，結果表明，采用這種處理加工出的無硫葡萄酒可以滿足消費者對健康葡萄酒的需求。也有采用臭氧、沙棘葉綠體方法[19]等來降低葡萄酒中亞硫酸鹽的殘留量的報道。本研究主要圍繞不同的殺菌方式（亞硫酸鹽、高壓殺菌、巴氏殺菌和高壓微射流（highpressuremicrofluidization，HPM））處理對棗酒發酵中各項品質指標的影響，以期為生產更為安全的發酵型低醇棗酒提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅棗（品種為灰棗）：市售；釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）GIM 2.137：廣東省微生物菌種保藏中心。

沒食子酸（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；果膠酶（100 000 U/g）、纖維素酶（200 000 U/g）：江蘇銳陽生物科技有限公司；麥芽汁培養基、麥芽汁瓊脂培養基：北京奧博星生物技術有限責任公司；福林酚試劑：北京索萊寶科技有限公司；抗壞血酸、2,2聯吡啶、N-乙基順丁烯二酰亞胺（N-ethylmaleimide，NEM）（均為分析純）：阿拉丁化學試劑公司。

1.2 儀器與設備

KYH-777多功能食品攪拌機：佛山市樂創網絡科技有限公司；AL204型電子天平：梅特勒-托利多儀器有限公司；BC/BD-429H型冰柜：青島海爾股份有限公司；HC-3618R型高速冷凍離心機：安徽中科中佳科學儀器有限公司；SW-CJ-2D型超凈工作臺：蘇州凈化設備有限公司；SC-80C型全自動色彩色差計：北京康光光學儀器有限公司；PAL-1數顯折光糖度儀：日本Atago公司；PHS-3C型酸度計：上海雷磁儀器廠；BPH-9272型精密恒溫培養箱：上海一恒科學儀器有限公司；HH-S4型恒溫水浴鍋：金壇市醫療儀器廠；LDZX-50KBS型立式壓力蒸汽滅菌器：上海申安醫療器械廠；SHB-3循環水多用真空泵：鄭州杜甫儀器廠；T6紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司。

1.3 方法

1.3.1 發酵棗酒的工藝流程及操作要點

紅棗汁的酶解：紅棗經清洗、去核后，切成小塊，按照料液比1∶6（g∶mL）進行打漿（pH為5.31），將紅棗漿移入容器中，放入磁力攪拌器中（40℃），加入果膠酶和纖維素酶（質量比1∶2）酶解4 h[22]。酶解后的棗漿采用200目的紗布進行過濾，將過濾得到的棗汁于6 000 r/min的條件下，4℃離心20 min，收集上清液得到澄清棗汁（可溶性固形物含量為8%），灌裝于玻璃飲料瓶中，每瓶灌裝200 mL。

殺菌：分別采用巴氏殺菌（95℃、15 min）、高壓殺菌（115℃、10min）、超高壓微射流（160MPa，處理2次）和亞硫酸氫鈉殺菌（NaHSO3，60mg/L）4種殺菌方式處理棗汁，以不進行殺菌處理的棗汁為對照，每種殺菌處理選用10瓶棗汁。

釀酒酵母的活化與擴大培養：在無菌條件下，取安瓿管保存的釀酒酵母凍干粉，滴入0.1～0.2 mL無菌水溶解，待安瓿瓶內的菌粉溶解成懸浮狀，吸取全部菌懸液接入滅菌冷卻后的麥芽汁液體培養基中，在26℃培養24h后，取出，搖勻。移取此培養液1 mL，接入滅菌冷卻后的麥芽汁液體培養基（100 mL）中，在同樣條件下培養，得到擴大培養的釀酒酵母菌懸液（6.8×108CFU/mL），備用。

接種、發酵：殺菌處理結束后，每瓶接種1.5%的酵母菌培養液，于26 ℃進行發酵，分別在發酵0、2 d、4 d、6 d和8 d時取出，進行指標的測定。

1.3.2 測定方法

pH值：采用pH計測定；酒精度：采用酒精比重計法測定。

紅棗汁的可滴定酸：參照GB 5009.239—2016《食品酸度的測定》中的方法[23]。移取10 mL紅棗汁，置于150 mL錐形瓶中，加入煮沸冷卻至室溫的蒸餾水，加入2mL酚酞指示液，混勻后，用0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定，至出現粉紅色30s內不褪色為終點，記錄所消耗的體積。按下式計算：

式中：TA為樣品的酸度，°T；c為NaOH標準溶液的物質的量濃度，mol/L；V1為滴定時所消耗NaOH標準溶液體積，mL；V0為空白實驗所消耗NaOH標準體積，mL；100為100 mL試樣；V2為試樣的體積，mL；0.1為酸度理論定義NaOH的物質的量濃度，mol/L。

色差：采用全自動色彩色差計測定紅棗汁的明亮度（L*值）和綠/黃值（a*值正值表示黃色，a*值負值表示綠色；b*正值表示黃色，b*負值表示藍色）。

抗壞血酸含量：按照參考文獻[24]的方法進行測定；總酚含量：按照參考文獻[25]的方法進行測定；多糖含量：按照參考文獻[26]的方法進行測定；蛋白質含量：按照參考文獻[27]的方法進行測定。

感官評價：采用9分制的評分方法，邀請30名學生參照表1的感官評價標準進行品評，無記名打分。要求品評者分別從色澤、口感、香氣和整體接受性4個方面進行評價。

表1 低醇棗酒的感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standards of low-alcohol jujube wine

2 結果與分析

2.1 不同殺菌方式對發酵棗酒pH值和可滴定酸含量的影響

由圖1A可知，隨著發酵時間的延長，棗酒的pH值逐漸下降，在發酵第8天時，采用HPM殺菌和巴氏殺菌的棗酒保持了較高的pH值（分別為4.17和4.16），顯著高于對照組（3.99）、高壓滅菌組（4.13）和NaHSO3組（3.96）（P＜0.05）。對照組和添加NaHSO3組的pH值下降較快，主要是由于對照組并未進行滅菌處理，導致雜菌的出現污染了棗酒，促使pH值下降。而添加NaHSO3的棗酒，由于NaHSO3的加入，增加了發酵基質的酸度，從而引起pH值的降低[28]。

由圖1B可知，低醇棗酒中可滴定酸的變化趨勢與pH值的變化趨勢呈對應性關系。隨發酵時間的延長，可滴定酸含量逐漸升高，這與棗酒中的糖類成分被酵母菌發酵利用，代謝產生了酸類物質有關。棗酒中的酸類物質，部分來源于原料，另一部分來源于發酵過程中酵母代謝產生，如草酸、蘋果酸、檸檬酸、琥珀酸等[14]。在發酵第6天和第8天時，對照組的可滴定酸含量顯著高于其他組（P＜0.05），表明棗酒中可能滋生了產酸菌，從而導致可滴定酸含量的增加。而采用高壓殺菌和HPM處理的棗酒，其可滴定酸含量要顯著低于對照（P＜0.05）。采用巴氏殺菌和添加NaHSO3的棗酒，在發酵前4 d沒有顯著差異（P＞0.05）。第6天時，添加NaHSO3的棗酒可滴定酸含量最高，顯著高于其他組（P＜0.05）。表明添加NaHSO3的棗酒在發酵6d后，發酵基質的酸度由于NaHSO3的加入而升高了，從而導致可滴定酸含量增高。依據發酵酒的生產原則，對于優質的原料SO2用量控制在40～60mg/L，霉變原料SO2用量控制在60～80mg/L，陳釀酒SO2用量則控制在20～30 mg/L[28]。有些果酒在釀造過程中，SO2需要分次添加，只添加一次可能控制不住雜菌的生長。因此，采用SO2抑菌的措施，要注意使用次數和用量的問題，否則可能會產生雜菌。

圖1 不同殺菌方式對發酵低醇棗酒pH值（A）和可滴定酸含量（B）的影響Fig.1 Effect of different sterilization methods on pH value(A)and titratable acid content(B)of fermented low-alcohol jujube wine

2.2 不同殺菌方式對發酵棗酒色差的影響

果酒的色澤一般與原料有直接的關系，棗酒的色澤主要呈暗紅色或略帶淺棕色，具體的色差值如表2所示。從棗酒的明亮度（L*）變化可以看出，在發酵過程中，經高壓殺菌后發酵的棗酒，L*顯著低于其他組（P＜0.05）。表明高壓殺菌顯著降低了棗酒的明亮度，可能是由于在高溫高壓條件下，棗汁的還原糖和氨基酸發生了美拉德反應，形成了褐色的物質，從而導致棗酒明亮度下降。相比而下，采用HPM處理的棗汁，其L*值顯著高于其他各組（P＜0.05），表明HPM處理可以較好地保護棗酒的明亮度，這與吳順紅等[29]的研究結果相一致。

紅色度（a*）在發酵過程中呈逐漸升高的趨勢。其中，對照組的a*由發酵0天時的5.83升至10.67，表明未經殺菌處理的棗酒a*變化較快，棗酒的色澤深，可能是由于酶促反應的原因，使得棗酒發生了褐色物質。采用高壓殺菌的棗酒，其a*略低于對照組，高溫高壓條件使得棗酒的a*值增高，而采用巴氏、NaHSO3和HPM處理的棗酒，在發酵過程中a*沒有顯著差異（P＞0.05）。

黃色度（b*）在棗酒發酵過程中也呈現逐漸升高的趨勢。對照組和HPM組的b*變化不顯著，而采用NaHSO3殺菌的棗酒在發酵第6天后，b*值大幅增加。采用高壓和巴氏殺菌的在棗酒，b*有明顯增加（P＜0.05），表明熱殺菌顯著提高了棗酒的黃色度。

表2 不同殺菌方式對低醇棗酒色差值的影響Table 2 Effect of different sterilization methods on color difference value of low-alcohol jujube wine

2.3 不同殺菌方式對發酵棗酒營養成分的影響

低醇棗酒中仍含有紅棗中的主要營養成分，在經過不同的殺菌處理和發酵之后，棗酒中營養成分變化如表3所示。總體來看，在經過不同的殺菌處理后，棗酒中的總酚含量和多糖含量有所增加，而抗壞血酸和蛋白質含量則有所降低。采用高壓殺菌、NaHSO3和HPM這3種殺菌方式，均可以提高總酚含量，是由于這些殺菌方式均可以提高棗酒中酚類物質的溶解量。在發酵的前4d，棗酒中的多酚含量較高，之后隨著發酵的進行，多酚類物質含量有所下降。這與李旋等[13]報道的棗酒多酚類物質在發酵后期，有略微下降的結果相一致。

表3 不同殺菌方式對低醇棗酒部分理化指標的影響Table 3 Effect of different sterilization methods on partial physical and chemical indexes of low-alcohol jujube wine

對棗酒中的多糖含量而言，無論是否采取殺菌處理，在發酵第2天，棗酒中的多糖含量都增加了，尤以對照組和高壓殺菌組的多糖含量最高，顯著高于其他組（P＜0.05）。紅棗汁含糖量高，在殺菌后多糖更易溶出，從而含量增加。據吳順紅等[29]報道，采用120 MPa的高壓微射流處理紅棗汁，可使紅棗汁的可溶性固形物含量提高約29.6%，是歸因于紅棗汁通過高壓微射流處理后，強烈的撞擊過程中瞬間生成巨大能量，使物料中的糖、維生素及礦物質等大顆粒物質破碎、降解。然而在后期的發酵過程中，多糖含量又有所降低，是因為酵母菌的生長消耗了糖類物質。

抗壞血酸和蛋白質含量在經殺菌和發酵后均有所降低。高壓殺菌、巴氏殺菌和NaHSO3都引起了抗壞血酸的損失，而采用HPM殺菌后，棗酒中的抗壞血酸破壞較小。在發酵第8天，HPM組僅損失了7.67%的抗壞血酸，而高壓殺菌組則損失了18.71%。相似的，蛋白質含量也表現出相同的趨勢。蛋白質含量的降低主要是由于發酵過程中酵母菌消耗蛋白質作為氮源，也有可能是蛋白質與其他物質如單寧等結合生成沉淀[15]。采用HPM殺菌處理，在發酵第8天，棗酒中約90.40%的蛋白質被保留，而高壓殺菌的棗酒中則僅保留了43.43%的蛋白質。

2.4 不同殺菌方式對發酵棗酒酒精度的影響

作為低醇果酒，本研究中得到的低醇棗酒的酒精度約為2.00%vol～3.50%vol，要顯著低于其他被報道的果酒的酒精度含量[1，6，18]（P＜0.05）。這主要與發酵菌種、接種量和發酵條件有直接的關系。李希[8]采用4種不同的酵母菌發酵桑葚果酒，結果發現，酵母菌Z5發酵的桑椹酒酒精度最低（2.87%vol），而AQ1酵母發酵的桑椹酒酒精度高達7.01%vol。同時，當接種量為3%時AQ1發酵的低醇桑葚酒酒精度顯著高于接種1%的樣品（P＜0.05）。低醇飲料的功效主要在于乙醇含量低，從而降低了乙醇造成的身體傷害，并且能保持原材料所獨有的原始風味，同時也富含多種營養物質[5]。

圖2 不同殺菌方式對低醇棗酒酒精度含量的影響Fig.2 Effect of different sterilization methods on alcohol content of low-alcohol jujube wine

由圖2可知，酒精度隨著發酵時間的延長逐漸增加，對照組和巴氏殺菌組的酒精度增加的較少，可能是由于殺菌不徹底，導致釀酒酵母的發酵進行的不完全。相比較而言，NaHSO3和HPM殺菌處理的棗酒的酒精度含量較高，在發酵第8天時，HPM處理的棗酒酒精度顯著高于其他組（P＜0.05）。

2.5 不同殺菌方式對發酵棗酒感官評價的影響

以發酵第8天的棗酒為評價對象，參照表1的評價標準進行感官評價，結果如圖3所示。由圖3可知，采用HPM殺菌處理的樣品感官評分最高（7.62），其次為高壓殺菌的棗酒（7.15）。結果表明，采用HPM處理棗汁，后經酵母菌發酵的棗酒感官評價優于巴氏殺菌和NaHSO3處理的樣品。

圖3 不同殺菌方式對棗酒發酵第8天的感官評價影響Fig.3 Effect of different sterilization methods on sensory evaluation of low-alcohol jujube wine fermented for 8 d

3 結論

采用HPM殺菌處理對棗酒的pH和可滴定酸含量影響較小，對棗酒的明亮度和酒精度有顯著的提升效果，并且獲得了較高的感官評分。

棗酒發酵前的殺菌處理增加了棗酒中的總酚和多糖含量，卻降低了抗壞血酸和蛋白質含量。與其他殺菌方式相比，采用HPM殺菌處理對抗壞血酸的損失最小。

HPM作為一種新型的高壓處理技術，目前在液態食品中的應用還較少，尤其是用于殺菌處理方面的研究甚少。本研究發現，采用HPM處理能有效保持棗酒的營養成分，有望成為一種新的殺菌處理方式。